KR102069537B1

KR102069537B1 - 착자 방법, 회전자, 전동기 및 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR102069537B1
Application number: KR1020187011795A
Authority: KR
Inventors: 코지 야베; 요시카즈 후지스에; 카즈야 쿠마가이; 타카히로 츠츠미
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2020-02-11
Also published as: GB2562859A; JPWO2017130309A1; CN108475971A; US10897168B2; CN108475971B; KR20180058809A; AU2016390095A1; GB201804733D0; AU2016390095B2; WO2017130309A1; DE112016006316T5; JP6415758B2; US20180337570A1; GB2562859B; AU2016390095B9

Abstract

착자 방법은, 자석 삽입구멍(23)을 갖는 회전자 철심(21)과, 자석 삽입구멍(23) 내에 배치된 영구자석(30)을 구비한 회전자(20)를 준비하는 스텝과, 회전자(20)를, 권선(8)이 권회된 티스(12)에 대향하도록 배치하는 스텝과, 회전자(20)를, 자석 삽입구멍(23)의 회전자 철심(21)의 둘레방향에서의 중심이 권선(8)의 당해 둘레방향에서의 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서, 권선(8)에 전류를 흘리는 스텝과, 회전자(20)를, 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)만큼 회전시켜서, 권선(8)에 전류를 흘리는 스텝을 갖는다. 제2의 각도(θ2)는, 제1의 각도(θ1)보다도 작다.

Description

착자 방법, 회전자, 전동기 및 스크롤 압축기

본 발명은, 영구자석 매입형의 전동기의 회전자, 그 착자(着磁) 방법, 회전자를 사용한 전동기 및 스크롤 압축기에 관한 것이다.

영구자석 매입형의 전동기에서는, 자성 부재를 마련한 회전자를 고정자 또는 착자 요크 내에 조립하고, 고정자 또는 착자 요크의 권선에 전류를 흘려서 착자자속(着磁磁束)을 발생시키고, 자성 부재를 착자하여 영구자석으로 하고 있다.

종래로부터, 자성 부재를 균일하게 착자하기 위해, 회전자의 회전 위치를 변화시켜서 2회의 착자를 행하는 것이 제안되어 있다. 즉, 어느 회전 위치에서 1회째의 착자를 행한 후, 회전자를 회전시켜서 2회째의 착자를 행하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1).

일본 특개평11-266570 공보(단락 0035, 도 4, 5 참조)

그렇지만, 2회째의 착자 처리할 때에는, 영구자석의 이미 착자된 부분과 착자자속과의 작용으로 흡인력 또는 반발력이 발생한다. 그 때문에, 회전자의 샤프트를 강한 힘으로 유지하지 않으면 안 되고, 샤프트를 유지하는 치구(治具, jig) 등의 강도를 높일 필요가 있다.

본 발명은, 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 회전자의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감하고, 영구자석의 착자를 간단하게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 착자 방법은, 자석 삽입구멍을 갖는 회전자 철심과, 자석 삽입구멍 내에 배치된 영구자석을 구비한 회전자를 준비하는 스텝과, 회전자를, 권선이 권회된 티스에 대향하도록 배치하는 스텝과, 회전자를, 자석 삽입구멍의 회전자 철심의 둘레방향에서의 중심이 권선의 당해 둘레방향에서의 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서, 권선에 전류를 흘리는 스텝과, 회전자를, 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)만큼 회전시켜서, 권선에 전류를 흘리는 스텝을 갖는다. 제2의 각도(θ2)는, 제1의 각도(θ1)보다도 작다.

본 발명의 회전자는, 자석 삽입구멍을 갖는 회전자 철심과, 자석 삽입구멍 내에 배치된 영구자석을 구비한다. 영구자석의 착자는, 회전자를, 권선이 권회된 티스에 대향하도록 배치하고, 회전자를, 자석 삽입구멍의 회전자 철심의 둘레방향에서의 중심이 권선의 당해 둘레방향에서의 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서, 권선에 전류를 흘리고, 회전자를, 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)만큼 회전시켜서, 권선에 전류를 흘림에 의해 행하여지고 있다. 제2의 각도(θ2)는, 제1의 각도(θ1)보다도 작다.

본 발명의 전동기는, 고정자와, 고정자의 내측에 마련된 회전자를 구비한다. 회전자는, 자석 삽입구멍을 갖는 회전자 철심과, 자석 삽입구멍 내에 배치된 영구자석을 구비한다. 영구자석의 착자는, 회전자를, 권선이 권회된 티스에 대향하도록 배치하고, 회전자를, 자석 삽입구멍의 회전자 철심의 둘레방향에서의 중심이 권선의 당해 둘레방향에서의 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서, 권선에 전류를 흘리고, 회전자를, 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)만큼 회전시켜서, 권선에 전류를 흘림에 의해 행하여지고 있다. 제2의 각도(θ2)는, 제1의 각도(θ1)보다도 작다.

본 발명의 스크롤 압축기는, 밀폐 용기와, 밀폐 용기 내에 배설된 압축 기구와, 압축 기구를 구동하는 전동기를 구비한다. 전동기는, 고정자와, 고정자의 내측에 배치된 회전자를 구비한다. 회전자는, 자석 삽입구멍을 갖는 회전자 철심과, 자석 삽입구멍 내에 배치된 영구자석을 구비한다. 영구자석의 착자는, 회전자를, 권선이 권회된 티스에 대향하도록 배치하고, 회전자를, 자석 삽입구멍의 회전자 철심의 둘레방향에서의 중심이 권선의 당해 둘레방향에서의 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서, 권선에 전류를 흘리고, 회전자를, 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)만큼 회전시켜서, 권선에 전류를 흘림에 의해 행하여지고 있다. 제2의 각도(θ2)는, 제1의 각도(θ1)보다도 작다.

본 발명에 의하면, 회전자를 제1의 회전 방향 및 제2의 회전 방향으로 회전시킴에 의해, 영구자석의 일단부측 및 타단부측에서, 착자자속의 방향과 자화 용이 방향을 평행하게 근접시켜서 착자를 행할 수가 있다. 또한, 제2의 각도(θ2)를 제1의 각도(θ1)보다도 작게 함에 의해, 제2의 착자 공정에서 회전자에 발생하는 힘을 억제할 수 있다. 이에 의해, 회전자의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 회전자의 영구자석을 착자하기 위한 구성을 도시하는 단면도.
도 2는 실시의 형태 1의 회전자의 일부를 확대하여 도시하는 단면도.
도 3은 실시의 형태 1의 제1의 착자 공정(A) 및 제2의 착자 공정(B)을 설명하기 위한 모식도.
도 4는 실시의 형태 1에서의 기준 상태(A), 제1의 착자 공정(B) 및 제2의 착자 공정(C)에서의 영구자석과 착자자속과의 관계를 도시하는 모식도.
도 5는 실시의 형태 1에서의 회전자의 각도와 착자 전류와의 관계를 도시하는 그래프.
도 6은 실시의 형태 1에서의 회전자의 각도와 회전자에 발생하는 힘과의 관계를 도시하는 그래프.
도 7은 실시의 형태에서의 착자 전류와 회전자에 발생하는 힘과의 관계를 도시하는 그래프.
도 8은 실시의 형태 1의 회전자에서의 영구자석의 부착 위치를 설명하기 위한 단면도.
도 9는 실시의 형태 1의 전동기를 사용한 스크롤 압축기의 구성을 도시하는 단면도.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 2에서의 회전자의 영구자석을 착자하기 위한 구성을 도시하는 단면도(A), 및 회전자의 일부를 확대하여 도시하는 단면도(B).
도 11은 본 발명의 실시의 형태 3의 전동기의 구성을 도시하는 단면도.
도 12는 실시의 형태 3의 착자 방법을 설명하기 위한 단면도.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 4의 회전자의 일부를 확대하여 도시하는 단면도.
도 14는 본 발명의 실시의 형태 5의 회전자의 구성을 도시하는 단면도.
도 15는 실시의 형태 5의 회전자의 일부를 확대하여 도시하는 단면도.
도 16은 본 발명의 실시의 형태 6의 회전자의 일부를 확대하여 도시하는 단면도.
도 17은 실시의 형태 6의 회전자의 적층 구조의 한 예를 도시하는 도면.
도 18은 실시의 형태 6의 회전자의 적층 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
도 19는 변형례의 회전자의 구성을 도시하는 단면도.
도 20은 변형례의 회전자의 구성(A) (B)을 도시하는 단면도.

실시의 형태 1.

<전동기의 구성>

우선, 본 발명의 실시의 형태 1에 관해 설명한다. 실시의 형태 1은, 영구자석 매입형의 전동기에 있어서, 회전자에 부착한 영구자석을 착자(着磁)할 때에, 착자에 필요한 전류를 저감함과 함께, 영구자석과 착자자속과의 작용에 의해 회전자에 생기는 힘을 억제하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에서의 회전자(20)의 영구자석(30)을 착자하기 위한 구성을 도시하는 단면도이다. 이 도 1은, 회전자(20)의 회전축에 직교하는 면에서의 단면도이다. 회전자(20)는, 예를 들면 스크롤 압축기(300)(도 9 참조)에 사용되는 영구자석 매입형 전동기의 회전자이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 회전자(20)의 영구자석(30)을 착자하기 위해, 착자 요크(11)가 사용된다. 착자 요크(11)는, 환형상의 요크부(13)와, 요크부(13)로부터 지름방향 내측으로 돌출하는 복수(여기서는 4개)의 티스(12)를 갖고 있다. 이웃하는 티스(12)의 사이에는, 슬롯이 형성된다. 착자 요크(11)는, 예를 들면 두께 0.35㎜의 복수의 전자강판(적층 요소)을 회전축 방향으로 적층함에 의해 구성되어 있다.

착자 요크(11)의 각 티스(12)에는, 권선(8)(코일)이 권회되어 있다. 티스(12)와 권선(8)의 사이에는, 도시하지 않은 절연부(인슐레이터 등)가 개재하고 있다. 각 티스(12)는, 그 돌출측(지름방향 내측)의 선단부(14)가, 둘레방향으로 넓어진 형상을 갖고 있다. 이웃하는 티스(12)의 선단부(14)의 사이에는, 공극(15)이 형성되어 있다.

<회전자의 구성>

회전자(20)는, 회전자 철심(21)과, 회전자 철심(21)에 부착된 영구자석(30)을 갖고 있다. 회전자 철심(21)은, 예를 들면 두께 0.35㎜의 복수의 전자강판(적층 요소)을 회전축 방향으로 적층함에 의해 구성되어 있다. 회전자 철심(21)은, 원통형상을 갖고 있고, 그 중앙(지름방향 중심)에는, 회전축이 되는 샤프트를 관통시키는 샤프트구멍(22)이 형성되어 있다.

이하에서는, 회전자 철심(21)의 외주(원주)에 따른 방향을, 단지 「둘레방향」이라고 칭한다. 또한, 회전자 철심(21)의 축방향(회전축의 방향)을, 단지 「축방향」이라고 칭한다. 또한, 회전자 철심(21)의 반경 방향을, 단지 「지름방향」이라고 칭한다.

회전자 철심(21)의 외주면에 따라, 영구자석(30)이 삽입되는 복수(여기서는 4개)의 자석 삽입구멍(23)이 형성되어 있다. 자석 삽입구멍(23)은, 회전자 철심(21)의 둘레방향으로 균등하게 배치되어 있다.

도 2는, 회전자(20)에서 자석 삽입구멍(23)이 형성된 부분을 확대하여 도시하는 단면도이다. 자석 삽입구멍(23)은, 둘레방향에 따라 직선적으로 연재(延在)되어 있다. 여기서는, 자석 삽입구멍(23)은, 그 둘레방향 중심(즉 자극의 중심)에서의 회전자 철심(21)의 지름방향에 직교하는 방향으로 연재되어 있다.

영구자석(30)은, 회전자 철심(21)의 축방향으로 기다란 판형상의 부재이고, 회전자 철심(21)의 둘레방향으로 폭을 가지며, 지름방향으로 두께를 갖고 있다. 영구자석(30)은, 예를 들면 지름방향 내측이 N극, 지름방향 외측이 S극이라는 바와 같이, 회전자 철심(21)의 지름방향(즉 영구자석(30)의 두께 방향)으로 착자하고 있다. 영구자석(30)은, 예를 들면 네오디뮴 희토류 자석으로 구성되어 있는데, 이에 관해서는 후술한다.

여기서는, 하나의 자석 삽입구멍(23)에 하나의 영구자석(30)이 삽입되어 있고, 하나의 영구자석(30)이 1자극을 구성하고 있다. 회전자(20)에는 4개의 영구자석(30)이 부착되기 때문에, 회전자(20) 전체로 4극이 된다. 단, 후술하는 바와 같이, 하나의 자석 삽입구멍(23)에 복수의 영구자석(30)이 삽입되어, 복수의 영구자석(30)으로 1자극을 구성하여도 좋다(도 10 참조).

자석 삽입구멍(23)의 둘레방향에서의 치수는, 영구자석(30)의 폭보다도 길다. 자석 삽입구멍(23)의 둘레방향의 양단부에는, 공극인 누설 자속 억제부(24)를 갖고 있다. 이 누설 자속 억제부(24)는, 극간(極間)에서의 영구자석(30)의 누설 자속을 억제하기 위한 것이다. 여기서는, 누설 자속 억제부(24)는, 자석 삽입구멍(23)의 둘레방향 단부(端部)에 근접할수록 폭이 좁아지는 경사면(24a)을 갖고 있다.

회전자 철심(21)에서, 자석 삽입구멍(23)의 지름방향 외측에는, 슬릿(25)이 형성되어 있다. 슬릿(25)의 내부는 공극이지만, 비자성 재료(도 19 참조)라도 좋다. 즉, 슬릿(25)은, 자속의 통과를 억제하는 부분이다. 이 슬릿(25)은, 후술하는 영구자석(30)의 착자할 때에, 영구자석(30)과 착자자속과의 작용으로 회전자(20)에 발생하는 힘을 억제하기 위해 마련되어 있다.

슬릿(25)은, 자석 삽입구멍(23)의 둘레방향의 중심(즉 자극의 중심)에 대해, 서로 대칭의 위치에 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 슬릿(25)은, 자석 삽입구멍(23)의 둘레방향의 양단에 각각 배치되어 있다.

슬릿(25)은, 회전자 철심(21)의 둘레방향으로 길다란 형상을 갖고 있다. 보다 구체적으로는, 슬릿(25)은, 지름방향 외측과 지름방향 내측에 각각 위치하는 내벽(25a, 25b)과, 이들의 단부끼리를 잇는 내벽(25c, 25d)을 갖고 있다. 내벽(25a, 25b)은, 회전자 철심(21)의 외주와 평행하게 연재되어 있다.

<영구자석의 착자 방법>

다음에, 이 실시의 형태에서의 영구자석(30)의 착자 방법에 관해 설명한다. 도 3(A) 및(B)는, 영구자석(30)의 착자 방법에서의 제1의 착자 공정 및 제2의 착자 공정을 각각 도시하는 모식도이다. 도 4(A), (B) 및 (C)는, 기준 상태, 제1의 착자 공정 및 제2의 착자 공정에서의 영구자석(30)과 착자자속과의 관계를 도시하는 모식도이다.

영구자석(30)의 착자는, 영구자석(30)으로 이루어지는 자성(磁性) 재료를 회전자 철심(21)의 자석 삽입구멍(23)에 삽입하여 회전자(20)를 구성한 상태에서 행한다. 영구자석(30)의 착자에는, 크게 나누어, 2개의 방법이 있다.

하나는, 전동기의 고정자와는 다른 착자 요크(11)(도 1)를 사용하는 방법이다. 이 경우에는, 회전자(20)를 착자 요크(11)에 조립하고, 착자 요크(11)에 권회한 권선(8)에 전류를 흘려서 착자자속을 발생시켜, 회전자(20)의 자석 삽입구멍(23)에 삽입한 영구자석(30)을 착자한다.

또 하나는, 전동기의 고정자(10)(도 11 참조)를 사용하는 방법이다. 이 경우에는, 회전자(20)를 고정자(10)의 내측에 조립하고, 또한 고정자(10)를 압축기(예를 들면 도 9에 도시하는 스크롤 압축기(300))에 부착한다. 그리고, 고정자(10)의 권선(예를 들면 도 11에 도시하는 권선(9))에 전류를 흘려서 착자자속을 발생시켜, 회전자(20)의 자석 삽입구멍(23)에 삽입한 영구자석(30)을 착자한다.

이하에서는, 도 1에 도시한 착자 요크(11)를 사용한 영구자석(30)의 착자 방법에 관해 설명한다. 또한, 영구자석(30)은, 착자되기 전은 자성 재료이지만, 설명의 편의상, 영구자석(30)이라고 칭한다.

우선, 도 1에 도시하는 바와 같이, 회전자(20)를 착자 요크(11)에 조립하고, 회전자(20)의 외주면을 티스(12)에 대향시킨다. 이때, 회전자(20)를, 자석 삽입구멍(23)의 둘레방향의 중심이 권선(8)의 둘레방향의 양단의 중간부(화살표(A)로 도시한다)에 대향하는 회전 위치(회전 기준 위치)에 배치한다.

자석 삽입구멍(23)의 둘레방향의 중심은, 회전자(20)의 자극의 중심에 상당한다. 또한, 권선(8)의 둘레방향의 양단(이하, 둘레방향 양단)의 중간부는, 권선(8)에 흐르는 전류에 의해 생기는 착자자속의 중심에 상당한다. 도 1에 도시한 예에서는, 하나의 영구자석(30)에 하나의 권선(8)이 대향하기 때문에, 권선(8)의 둘레방향 양단의 중간부는, 권선(8)의 권축(卷軸)과 일치하고 있다.

또한, 전동기의 고정자(10)(도 11, 12)를 사용하여 영구자석(30)을 착자하는 경우에는, 회전자(20)를, 자석 삽입구멍(23)의 둘레방향의 중심이 고정자(10)의 권선의 둘레방향 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치(예를 들면 도 12의 경우, 상측의 자석 삽입구멍(23)의 둘레방향의 중심이, 권선(92, 93)의 둘레방향 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치)에 배치한다.

다음에, 도 3(A)에 도시하는 바와 같이, 상기한 회전 위치(도 1)로부터 반시계방향(제1의 회전 방향)으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시킨다.

회전자(20)의 회전은, 회전자(20)의 중심의 샤프트구멍(22)(도 1)에 계합하는 샤프트(예를 들면 도 9에 도시하는 스크롤 압축기(300)의 샤프트(306))를, 치구(治具, jig)를 사용하여 회전시킴에 의해 행한다. 또한, 회전자(20)는, 예를 들면 수축 끼워맞춤(shrink fitting) 또는 키 홈에 의해, 샤프트구멍(22)에 삽입된 샤프트와 일체적으로 회전하도록 구성되어 있다.

도 4(A)에서, 영구자석(30)은, 착자되기 전은 판형상의 자성 부재이고, 그 두께 방향이 자화(磁化) 용이(容易) 방향(E)이다. 도 4(A)에서는, 영구자석(30)을 폭방향으로 3개로 나누어, 중앙부(31), 제1의 단부(32) 및 제2의 단부(33)로서 나타낸다.

회전자(20)를 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)(도 3(A))만큼 회전시키면, 도 4(B)에 도시하는 바와 같이, 영구자석(30)의 제1의 단부(32)로부터 중앙부(31)에 걸친 영역에서, 권선(8)을 흐르는 전류(착자 전류라고도 칭한다)에 의해 생기는 착자자속의 방향(굵은 선 화살표로 도시한다)과 자화 용이 방향(E)이 평행하게 근접한다. 그 때문에, 영구자석(30)의 제1의 단부(32)로부터 중앙부(31)에 걸친 영역(영구자석(30)의 일단부측이라고 칭한다)이 효율적으로 착자된다.

다음에, 도 3(B)에 도시하는 바와 같이, 회전자(20)를, 상기한 회전 위치(도 1)로부터 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)만큼 회전시킨다.

이에 의해, 도 4(C)에 도시하는 바와 같이, 영구자석(30)의 제2의 단부(33)로부터 중앙부(31)에 걸친 영역에서, 착자자속의 방향(굵은 선 화살표로 도시한다)과 자화 용이 방향(E)이 평행하게 근접한다. 그 때문에, 영구자석(30)의 제2의 단부(33)로부터 중앙부(31)에 걸친 영역(영구자석(30)의 타단부측이라고 칭한다)이 효율적으로 착자된다.

이와 같이, 회전자(20)의 회전 위치를 바꾸는 것에 의해, 영구자석(30)의 일단부측 및 타단부측의 양방에서, 착자자속의 방향과 자화 용이 방향(E)을 평행에 접근하고, 효율적으로 착자를 행할 수가 있다. 그 때문에, 영구자석(30)의 착자에 필요한 착자 전류(착자 전압)를 저감할 수 있고, 또한 영구자석(30)을 균일하게 착자할 수 있다.

또한, 여기서는, 제1의 착자 공정(도 3(A)) 및 제2의 착자 공정(도 3(B))을 행하고 있지만, 다시 착자 공정을 더하여 3회 이상의 착자 공정을 행하여도 좋다.

<착자 공정에서의 회전자의 각도>

상술한 제1의 착자 공정(도 3(A))에서는, 영구자석(30)의 일단부측이 착자된다. 그 때문에, 제2의 착자 공정(도 3(B))에서는, 영구자석(30)의 이미 착자된 부분과, 권선(8)을 흐르는 전류에 의해 생기는 착자자속과의 작용에 의해, 힘(흡인력 또는 반발력)이 발생한다. 이 힘은, 회전자(20)를 샤프트의 주위로 회전시키는 방향으로 작용한다.

회전자(20)에 계합하는 샤프트는, 치구에 의해 유지되어 있다. 착자할 때에 회전자(20)를 회전하지 않도록 유지하기 위해서는, 회전자(20)의 샤프트를 강한 힘으로 유지하지 않으면 안 되어, 치구를 강고한 것으로 할 필요가 생긴다.

이하에서는, 착자 전류를 저감하고, 또한 영구자석(30)과 착자자속과의 작용에 의해 회전자(20)에 생기는 힘을 억제하기 위한, 제1의 착자 공정에서의 제1의 각도(θ1) 및 제2의 착자 공정에서의 제2의 각도(θ2)의 바람직한 범위에 관해 설명한다.

도 5는, 회전자(20)의 각도와, 영구자석(30)의 착자에 필요한 착자 전류와의 관계를 도시하는 그래프이다. 회전자(20)의 각도는, 전기각(電氣角)으로 나타내고 있다. 예를 들면 회전자(20)가 4개의 자극을 갖는 경우에는, 기계각의 180도가 전기각의 360도에 상당한다. 예를 들면 회전자(20)가 6개의 자극을 갖는 경우에는, 기계각의 120도가 전기각의 360도에 상당한다.

도 6은, 제2의 착자 공정(도 3(B))에서의 회전자(20)의 제2의 각도(θ2)와, 회전자(20)에 발생하는 힘과의 관계를 도시하는 도면이다. 회전자(20)의 제2의 각도(θ2)는, 전기각으로 나타내고 있다. 도 6에서, 곡선(A)은, 회전자(20)에 슬릿(25)을 마련한 경우를 나타내고, 곡선(B)은, 회전자(20)에 슬릿(25)을 마련하지 않은 경우를 나타낸다.

도 5의 그래프로부터, 회전자(20)의 각도(θ)(전기각)가 0∼10도의 범위에서, 영구자석(30)을 착자하기 위한 착자 전류가 대폭적으로 감소하고, 10∼35도의 범위라면, 영구자석(30)을 착자하기 위한 착자 전류가 적게 억제됨을 알 수 있다. 또한, 도 6의 곡선(A) 및 곡선(B)으로부터, 제2의 각도(θ2)가 작을수록, 회전자(20)에 작용한 힘이 작음을 알 수 있다.

도 5 및 도 6의 결과로부터, 제1의 착자 공정에서의 제1의 각도(θ1) 및 제2의 착자 공정에서의 제2의 각도(θ2)가 바람직한 범위를 얻을 수 있다.

즉, 제1의 착자 공정은, 영구자석(30)이 아직 착자되어 있지 않은 상태에서 행하기 (때문에, 영구자석(30)(이 단계에서는 자성 재료)과 착자자속과의 작용에 의해 힘은 발생하지 않는다. 그 때문에, 제1의 각도(θ1)는, 착자 전류를 저감한다는 관점에서, 도 5의 결과에 의거하여, 10∼35도(전기각)의 범위 내인 것이 바람직하다.

한편, 제2의 착자 공정은, 영구자석(30)의 일단부측이 착자된 상태에서 행하기 때문에, 영구자석(30)의 이미 착자된 부분과 착자자속과의 작용으로 회전자(20)에 힘이 발생한다. 그 때문에, 제2의 각도(θ2)의 바람직한 범위는, 제1의 각도(θ1)의 바람직한 범위와는 다르다. 즉, 도 6의 결과로부터, 제2의 각도(θ2)는, 가능한 한 작은 것이 바람직하다.

이들의 결과로부터, 제1의 각도(θ1)는, 10∼35도의 범위 내에 있는 것이 바람직함을 알 수 있다. 또한, 제2의 각도(θ2)는, 제1의 각도(θ1)보다도 작은 것이 바람직함을 알 수 있다.

이 점에 관해, 더욱 설명한다. 도 7은, 제2의 착자 공정에서 착자 전류와 회전자(20)에 발생하는 힘과의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 7에서, 직선(C)은, 제2의 각도(θ2)를 20도(전기각)로 한 경우의 데이터를 나타내고, 직선(D)은, 제2의 각도(θ2)를 10도(전기각)로 한 경우의 데이터를 나타낸다.

제2의 각도(θ2)를 20도로 한 경우에는, 상술한 도 5로부터, 착자 전류를 저감할 수 있다. 그 때문에, 예를 들면 도 7에 점(E)으로 도시하는 착자 전류로 영구자석(30)을 착자할 수 있다. 제2의 각도(θ2)를 10도로 한 경우에는, 도 5로부터, 제2의 각도(θ2)가 20도의 경우보다 약간 큰 착자 전류로 영구자석(30)을 착자할 수 있다. 즉, 도 7에 점(F)으로 도시하는 착자 전류로 영구자석(30)을 착자할 수 있다.

도 7에 도시한 점(E)과 점(F)을 비교하면, 제2의 각도(θ2)가 큰 점(E)의 쪽이, 회전자(20)에 작용한 힘이 큼을 알 수 있다.

이 결과로부터, 회전자(20)에 작용하는 힘은, 착자 전류보다도 제2의 각도(θ2)에 크게 의존함을 알 수 있다. 즉, 회전자(20)에 작용한 힘을 작게 하기 위해서는, 제2의 각도(θ2)를 가능한 한 작게 하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

한편, 권선(8)에 대한 부하를 저감하는 관점, 및, 에너지 소비량을 저감하는 관점에서는, 착자 전류도 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 특히, 후술하는 도 11에 도시하는 바와 같이, 전동기(1)의 고정자(10)를 사용하여 영구자석(30)을 착자하는 경우에는, 고정자(10)의 권선(9)에의 데미지를 억제할 필요가 있기 때문에, 권선(9)을 티스(18)에 강고하게 고정할 수가 없다. 그 때문에, 착자할 때에 회전자(20)에 발생하는 힘을 억제할 수 있는 본 실시의 형태는, 전동기의 고정자(10)를 사용하여 착자를 행하는 경우에 특히 효과가 크다.

이상의 결과로부터, 제1의 착자 공정에서는, 회전자(20)의 제1의 각도(θ1)를 10∼35도의 범위 내로 함에 의해 착자 전류를 저감하고, 제2의 착자 공정에서는, 회전자(20)의 제2의 각도(θ2)를 제1의 각도(θ1)보다도 작게 함에 의해, (착자 전류가 증가하였다고 하여도) 회전자(20)에 작용한 힘을 저감하는 것이 바람직함을 알 수 있다. 또한, 제2의 각도(θ2)는, 제1의 각도(θ1)보다도 작으면 좋고, 0도 이상이면 좋다.

또한, 상기한 바와 같이, 회전자(20)의 각도가 0∼10도(전기각)의 범위에서, 영구자석(30)을 착자하기 위한 착자 전류가 저감하고, 10∼35도(전기각)의 범위라면, 영구자석(30)을 착자하기 위한 착자 전류가 적게 억제되기 때문에, 제2의 각도(θ2)는, 10∼35도의 범위가 바람직하다.

또한, 샤프트(306)(도 9)와 회전자(20)를 수축 끼워맞춤으로 고정하는 경우에는, 키 홈으로 고정하는 경우와 비교하여, 샤프트(306)와 회전자(20)를 고정하는 힘이 작아지는 경향이 있다. 상술한 바와 같이, 제1의 착자 공정에서는, 회전자(20)의 제1의 각도(θ1)를 10∼35도의 범위 내로 함에 의해 착자 전류를 저감하고, 제2의 착자 공정에서는, 회전자(20)의 제2의 각도(θ2)를 제1의 각도(θ1)보다도 작게 함에 의해, (착자 전류가 증가하였다고 하여도) 회전자(20)에 작용하는 힘을 저감할 수 있다. 그 때문에, 본 실시의 형태는, 샤프트(306)와 회전자(20)를 수축 끼워맞춤으로 고정한 경우에 특히 효과가 크다.

<영구자석의 재질>

다음에, 영구자석(30)의 재질에 관해 설명한다. 영구자석(30)은, 철(Fe), 네오디뮴(Nd), 붕소(B) 및 디스프로슘(Dy)을 함유한 네오디뮴 희토류 자석으로 구성되어 있다. 디스프로슘은 보자력을 높이기 위해 첨가하는 물질이지만, 희토류 원소이기 때문에, 함유량이 많으면 제조 비용의 상승에 이어진다. 그 때문에, 제조 비용을 저감하기 위해, 디스프로슘의 함유량은 4중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

일반적으로, 네오디뮴 희토류 자석에서의 디스프로슘의 함유량을 적게 하면, 보자력(保磁力)이 저하된다. 그 때문에, 영구자석(30)은, 디스프로슘의 함유량을 억제함에 의한 감자(減磁)를 억제하기 위해, 충분한 두께를 가짐으로써 퍼미언스(permeance)를 크게 하고 있다. 한편, 영구자석(30)은, 두께가 증가할수록 착자하기 어려워지기 때문에, 영구자석(30)의 착자에 필요한 착자 전류가 증가한다.

이 실시의 형태 1에서는, 회전자(20)를 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서 제1의 착자 공정을 행하고, 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)(<제1의 각도(θ1))만큼 회전시켜서 제2의 착자 공정을 행한다. 그 때문에, 제조 비용의 저감을 위해 디스프로슘의 함유량을 4중량% 이하로 하여 회전자(20)에서도, 영구자석(30)의 착자에 필요한 착자 전류를 저감할 수 있다. 또한, 제2의 각도(θ2)를 제1의 각도(θ1)보다도 작게 함으로써, 제2의 착자 공정에서 회전자(20)에 발생하는 힘을 억제할 수 있고, 이에 의해 회전자(20)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

또한, 영구자석(30)에서는, 디스프로슘의 함유량의 저감에 수반하는 보자력의 저하를 가능한 한 작게 억제하기 위해, 디스프로슘을 확산 처리하는 것이 바람직하다. 단, 디스프로슘을 확산 처리하면, 착자성이 저하되어, 착자에 필요한 착자 전류가 증가한다.

이 실시의 형태 1에서는, 상기한 바와 같이, 회전자(20)를 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서 제1의 착자 공정을 행하고, 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)(<제1의 각도(θ1))만큼 회전시켜서 제2의 착자 공정을 행함에 의해, 보자력 저하의 억제를 위해 디스프로슘을 확산 처리한 회전자(20)에서도, 영구자석(30)의 착자에 필요한 착자 전류를 저감할 수 있다. 또한, 제2의 각도(θ2)를 제1의 각도(θ1)보다도 작게 함으로써, 제2의 착자 공정에서 회전자(20)에 발생하는 힘을 억제할 수 있고, 이에 의해 회전자(20)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

또한, 영구자석(30)에는, 디스프로슘 대신에, 테르븀을 첨가하여도 좋다. 테르븀은 보자력을 높이기 위해 첨가하는 물질이지만, 디스프로슘과 마찬가지로 희토류 원소이기 때문에, 함유량이 많으면 제조 비용의 상승에 이어진다. 그 때문에, 테르븀의 함유량은 4중량% 이하로 한다. 또한, 테르븀의 함유량의 저감에 수반한 보자력 저하를 가능한 한 작게 억제하기 위해, 테르븀을 확산 처리하는 것이 바람직하다.

이 경우도, 디스프로슘에 관해 설명한 바와 같이, 퍼미언스를 크게 하기 위해 영구자석(30)의 두께가 증가하고, 또한 테르븀의 확산 처리에 의해 착자 전류가 증가한다. 그렇지만, 상술한 제1의 착자 공정 및 제2의 착자 공정을 행함으로써, 영구자석(30)의 착자에 필요한 착자 전류를 저감할 수 있다. 또한, 제2의 각도(θ2)를 제1의 각도(θ1)보다도 작게 함으로써, 제2의 착자 공정에서 회전자(20)에 발생하는 힘을 억제할 수 있고, 이에 의해 회전자(20)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

<슬릿의 작용>

도 2에 도시한 바와 같이, 회전자(20)는, 영구자석(30)의 지름방향 외측에 슬릿(25)을 갖고 있다. 슬릿(25)(공극부 또는 비자성 재료)은 자속의 통과를 억제하기 때문에, 영구자석(30)의 이미 착자된 부분에 흐르는 착자자속이 감소한다. 또한, 슬릿(25)을 마련함에 의해, 자기저항 토오크를 저감할 수도 있다. 그 결과, 착자자속과 영구자석(30)과의 작용으로 회전자(20)에 발생하는 힘을 억제할 수 있다.

상기한 도 6으로부터, 회전자(20)에 슬릿(25)을 마련한 경우(곡선(A))에는, 슬릿(25)을 마련하지 않은 경우(곡선(B))와 비교하여, 회전자(20)에 발생하는 힘을 5∼10% 저감할 수 있음을 알 수 있다.

이와 같이, 영구자석(30)의 지름방향 외측에 슬릿(25)을 마련함으로써, 회전자(20)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다. 즉, 샤프트를 유지하는 치구를 강고한 것으로 할 필요가 없어지고, 영구자석(30)의 착자 공정을 간단하게 할 수 있다.

<영구자석의 배치>

도 8은, 회전자(20)에서의 영구자석(30)의 바람직한 배치 위치를 도시하는 도면이다. 도 8에서는, 회전자(20)의 이웃하는 자극의 극간부(極間部)를 규정하는 직선(26)을, 1점쇄선으로 도시하고 있다. 여기서는, 각각 극간부를 규정하는 2직선(26)이 회전자(20)의 외주와 교차하는 2개의 교점(交點)(27)을 통과하는 직선을, 기준 직선(28)이라고 한다.

자석 삽입구멍(23)의 적어도 일부는, 기준 직선(28)보다도 지름방향 외측에 배치되어 있다. 즉, 자석 삽입구멍(23)에 부착되는 영구자석(30)의 적어도 일부는, 기준 직선(28)보다도 지름방향 외측에 배치되어 있다.

이와 같이 영구자석(30)을 회전자(20)의 외주에 접근시켜서 배치함에 의해, 영구자석(30)과 착자 요크(11)(권선(8))와의 거리가 짧아지기 위해, 영구자석(30)을 통과하는 자속밀도가 높아진다. 그 때문에, 영구자석(30)의 착자에 필요한 전류를 저감할 수 있다(즉 착자성(着磁性)이 향상한다). 또한, 영구자석(30)을 회전자(20)의 외주에 접근시켜서 배치함으로써, 영구자석(30)의 폭을 크게 확보할 수 있다. 그 때문에, 동일 전류로 얻어지는 자력이 증가하고, 전동기의 출력을 크게할 수 있다.

한편, 영구자석(30)을 회전자(20)의 외주에 접근시켜서 배치하면, 영구자석(30)과 착자 요크(11)(권선(8))와의 거리가 짧아짐으로써 착자성이 개선하는 반면, 제2의 착자 공정(도 3(B))에서, 영구자석(30)의 이미 착자된 부분과 착자자속과의 작용으로 회전자(20)에 발생하는 힘도 커진다.

그렇지만, 이 실시의 형태 1에서는, 제2의 착자 공정에서 회전자(20)의 제2의 각도(θ2)를, 제1의 착자 공정에서 회전자(20)의 제1의 각도(θ1)보다도 작게 하고 있기 때문에, 회전자(20)에 발생하는 힘을 억제할 수 있다.

즉, 영구자석(30)의 적어도 일부를, 극간부를 규정한 2직선(26)과 회전자(20)의 외주와의 2개의 교점(27)을 통과한 기준 직선(28)보다도 지름방향 외측에 배치하고, 또한 제2의 각도(θ2)를 제1의 각도(θ1)보다도 작게 함에 의해, 전동기(1)의 출력을 크게 함과 함께, 영구자석(30)의 착자성을 개선하고, 또한 착자할 때에 회전자(20)에 발생하는 힘을 억제할 수 있다.

<스크롤 압축기>

다음에, 실시의 형태 1의 회전자(20)를 갖는 전동기(1)를 사용한 압축기로서의 스크롤 압축기(300)에 관해 설명한다. 도 9는, 스크롤 압축기(300)의 구성을 도시하는 단면도이다. 스크롤 압축기(300)는, 밀폐 용기(307)와, 밀폐 용기(307) 내에 배설된 압축 기구(305)와, 압축 기구(305)를 구동하는 전동기(1)와, 압축 기구(305)와 전동기(1)를 연결하는 샤프트(306)와, 샤프트(306)의 하단부(압축 기구(305)측과 반대측의 단부)를 지지하는 서브 프레임(308)을 구비하고 있다.

압축 기구(305)는, 와권(渦卷) 부분을 갖는 고정 스크롤(301)과, 고정 스크롤(301)의 와권 부분과의 사이에 압축실을 형성하는 와권 부분을 갖는 요동 스크롤(302)과, 샤프트(306)의 상단부를 유지하는 콤플라이언스 프레임(303)과, 밀폐 용기(307)에 고정되어 콤플라이언스 프레임(303)을 유지한 가이드 프레임(304)을 구비한다.

고정 스크롤(301)에는, 밀폐 용기(307)를 관통하는 흡입관(310)이 압입되어 있다. 또한, 밀폐 용기(307)에는, 고정 스크롤(301)로부터 토출되는 고압의 냉매 가스를 외부에 토출하는 토출관(311)이 마련되어 있다. 이 토출관(311)은, 밀폐 용기(307)의 압축 기구(305)와 전동기(1) 사이에 마련된 도시하지 않은 개구부에 연통하고 있다. 또한, 밀폐 용기(307)에는, 전동기(1)에 전력을 공급하는 유리 단자(309)가 용접에 의해 고정되어 있다.

전동기(1)는, 고정자(10)와, 고정자(10)의 내측에 회전 가능하게 마련된 회전자(20)를 구비하고 있다. 고정자(10)는, 고정자 철심(16)과, 고정자 철심(16)에 권회된 권선(9)을 갖고 있다. 또한, 고정자 철심(16)은, 환형상의 요크부(17)(도 11)와, 요크부(17)로부터 지름방향 내측으로 돌출하는 복수의 티스(18)(도 11)를 갖고 있다. 권선(9)은, 각 티스(18)에 권회되어 있다.

전동기(1)가 회전하면, 그 회전이 요동 스크롤(302)에 전달되고, 요동 스크롤(302)이 요동한다. 요동 스크롤(302)이 요동하면, 요동 스크롤(302)의 와권 부분과 고정 스크롤(301)의 와권 부분으로 형성되는 압축실의 용적이 변화한다. 그리고, 흡입관(310)으로부터 냉매 가스를 흡입하고, 압축하여, 토출관(311)으로부터 토출한다.

전동기(1)는, 고정자(10)를 밀폐 용기(307)에 감입함에 의해 밀폐 용기(307)에 고정되어 있다. 그리고, 전동기(1)를 밀폐 용기(307)에 부착된 후, 전동기(1)의 축방향 양측에, 압축 기구(305) 및 서브 프레임(308)이 부착된다. 이 단계에서는, 영구자석(30)이 착자하지 않은 편이, 조립 작업을 행하기 쉽다. 그 때문에, 도 9에 도시하는 바와 같이 스크롤 압축기(300)를 조립한 상태에서, 영구자석(30)의 착자를 행하는 것이 바람직하다.

이 실시의 형태 1에서는, 상술한 바와 같이 제2의 착자 공정에서 회전자(20)에 발생하는 힘을 억제하고 있다. 그 때문에, 스크롤 압축기(300)를 조립한 상태에서 영구자석(30)의 착자를 행할 때에, 샤프트(306)를 유지하기 위해 필요한 힘이 적어도 된다. 그 때문에, 샤프트(306)를 유지하는 치구를 강고한 것으로 할 필요가 없고, 영구자석(30)의 착자 공정을 간단하게 할 수 있다.

<효과>

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 1에서는, 영구자석(30)의 착자에 즈음하여, 회전자(20)를, 착자 요크(11)의 티스(12)(또는 고정자(10)의 티스(18))에 대향하도록 배치한다. 그리고, 회전자(20)를, 자석 삽입구멍(23)의 둘레방향의 중심이 권선(8)(또는 고정자(10)의 권선)의 둘레방향 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서 제1의 착자 공정을 행하고, 또한 회전자(20)를 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)(<제1의 각도(θ1))만큼 회전시켜서 제2의 착자 공정을 행한다. 이에 의해, 영구자석(30)의 일방의 단부측 및 타방의 단부측의 양방에서, 착자자속의 방향과 자화 용이 방향을 평행하게 근접시켜서 착자를 행할 수가 있고, 영구자석(30)의 착자에 필요한 착자 전류(착자 전압)를 저감할 수 있다. 또한, 제2의 각도(θ2)를 제1의 각도(θ1)보다도 작게 함으로써, 회전자(20)에 발생하는 힘을 억제할 수 있다. 그 때문에, 회전자(20)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다. 즉, 샤프트를 유지하는 치구를 강고한 것으로 할 필요가 없어지고, 영구자석(30)의 착자 공정을 간단하게 할 수 있다.

또한, 제1의 각도(θ1)를 10∼35도의 범위 내로 함에 의해, 영구자석(30)을 착자하기 위한 착자 전류를 더욱 저감할 수 있다.

또한, 영구자석(30)을, 철, 네오디뮴, 붕소 및 디스프로슘을 함유하는 네오디뮴 희토류 자석으로 구성하고, 디스프로슘의 함유량을 4중량% 이하로 억제함에 의해, 제조 비용을 저감할 수 있다. 디스프로슘의 함유량을 억제함에 수반하는 감자를 억제하기 위해 영구자석을 두껍게 구성한 경우도, 상기한 제1의 착자 공정 및 제2의 착자 공정을 행함으로써 착자 전류를 저감하고, 또한 회전자(20)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

또한, 영구자석(30)에서 디스프로슘을 확산 처리함에 의해, 디스프로슘의 함유량이 적음에 의한 보자력의 저하를 억제할 수 있다. 디스프로슘의 확산 처리에 수반하여 착자성이 저하된 경우도, 상기한 제1의 착자 공정 및 제2의 착자 공정을 행함으로써 착자 전류를 저감하고, 또한 회전자(20)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

또한, 영구자석(30)을, 철, 네오디뮴, 붕소 및 테르븀을 함유하는 네오디뮴 희토류 자석으로 구성하고, 테르븀의 함유량을 4중량% 이하로 억제함에 의해, 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한, 테르븀의 함유량을 억제함에 수반하는 감자를 억제하기 위해 영구자석을 두껍게 구성한 경우도, 상기한 제1의 착자 공정 및 제2의 착자 공정을 행함으로써 착자 전류를 저감하고, 또한 회전자(20)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

또한, 영구자석(30)에서의 테르븀을 확산 처리함에 의해, 테르븀의 함유량이 적음에 의한 보자력의 저하를 억제할 수 있다. 테르븀의 확산 처리에 수반하여 착자성이 저하된 경우도, 상기한 제1의 착자 공정 및 제2의 착자 공정을 행함으로써 착자 전류를 저감하고, 또한 회전자(20)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

또한, 전동기(1)를 구성하는 고정자(10)를 사용하여 영구자석(30)의 착자를 행하는 경우에는, 예를 들면 스크롤 압축기(300)를 조립한 상태에서 영구자석(30)의 착자를 행할 수가 있다. 영구자석(30)이 아직 착자하지 않은 상태에서 조립 작업을 행할 수가 있기 때문에, 조립 작업이 간단하게 된다.

또한, 극간부를 규정하는 2직선(26)이 회전자 철심(21)의 외주와 교차하는 2개의 교점(27)을 잇는 직선을 기준 직선(28)으로 한 경우, 영구자석(30)의 적어도 일부를 기준 직선(28)보다도 지름방향 외측에 배치함에 의해, 영구자석(30)의 폭을 넓혀서 전동기(1)의 출력을 증가시키고, 또한, 영구자석(30)의 착자성을 개선할 수 있다. 또한, 영구자석(30)의 폭을 일정하게 한 경우에는, 회전자(20)를 소형화할 수도 있다.

또한, 회전자(20)에서 영구자석(30)의 지름방향 외측에 슬릿(25)을 마련함에 의해, 영구자석(30)의 이미 착자된 부분에 흐르는 착자자속을 감소시켜, 이에 의해 회전자(20)에 발생하는 힘을 억제할 수 있다. 그 때문에, 회전자(20)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

실시의 형태 2.

다음에, 본 발명의 실시의 형태 2에 관해 설명한다. 실시의 형태 2는, 와전류손을 저감하기 위해 1자극을 구성하는 영구자석을 복수로 분할한 구성에서, 영구자석의 착자 공정에서 회전자에 발생하는 힘을 억제하는 것을 목적으로 한 것이다.

도 10(A)는, 실시의 형태 2에서의 회전자(20A)의 영구자석을 착자하기 위한 구성을 도시하는 도면이다. 도 10(B)는, 실시의 형태 2의 회전자(20A)의 일부를 확대하여 도시하는 단면도이다. 상술한 실시의 형태 1에서는, 하나의 영구자석(30)(도 1)이 1자극을 구성하고 있다. 이에 대해, 실시의 형태 2에서는, 2개의 영구자석(35, 36)이 1자극을 구성하고 있다.

회전자 철심(21)에는, 1자극당 하나의 자석 삽입구멍(40)이 형성되어 있다. 여기서는, 4개의 자석 삽입구멍(40)이 형성되어 있다. 각 자석 삽입구멍(40)에는, 2개의 영구자석(35, 36)이 삽입되어 있다.

자석 삽입구멍(40)은, 둘레방향의 중앙부가 지름방향 내측으로 돌출하는 V자형상을 갖고 있다. 자석 삽입구멍(40)의 지름방향 외측에는, 각각 슬릿(25)이 형성되어 있다. 슬릿(25)의 배치 및 형상은, 실시의 형태 1의 슬릿(25)과 마찬가지이다.

영구자석(30)의 착자 방법은, 실시의 형태 1에서 설명한 바와 같다. 즉, 회전자(20A)를, 자석 삽입구멍(40)의 둘레방향의 중심이 권선(8)(또는 고정자(10)의 권선)의 둘레방향 양단의 중간부(도 10(A)에 화살표(A)로 도시한다)에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향(예를 들면 도 10(A)에서 시계방향)으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서 제1의 착자 공정을 행하고, 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향(예를 들면 도 10(A)에서 반시계방향)으로 제2의 각도(θ2)만큼 회전시켜서 제2의 착자 공정을 행한다. 또한, 제2의 각도(θ2)는, 제1의 각도(θ1)보다도 작다.

1자극을 구성하는 영구자석을 복수의 영구자석(35, 36)으로 분할하는 것은, 영구자석(35, 36)에 발생하는 와전류손을 저감하는데 유효하다. 한편, 착자할 때에는, 2개의 영구자석(35, 36)의 사이에 작용하는 반발력에 의해, 영구자석(35, 36)이 자석 삽입구멍(40) 내에서 서로 떨어지는 방향으로 이동할 가능성이 있다. 그 때문에, 착자자속의 방향이, 영구자석(35, 36)의 자화 용이 방향에서 어긋나, 영구자석(35, 36)의 서로 떨어진 측의 단부의 착자가 불충분하게 될 가능성이 있다.

그렇지만, 회전자(20A)를, 상기한 바와 같이 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서 제1의 착자 공정을 행하고, 또한 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)(<제1의 각도(θ1))만큼 회전시켜서 제2의 착자 공정을 행함에 의해, 영구자석(35, 36)이 자석 삽입구멍(40) 내에서 이동하였다고 하여도, 착자자속의 방향과 영구자석(35, 36)의 자화 용이 방향을 각각 평행하게 근접시켜서 착자를 행할 수가 있다. 그 때문에, 영구자석(35, 36)을 충분히 착자할 수 있다.

이 경우, 제2의 착자 공정에서, 영구자석(30)의 이미 착자된 부분과 착자자속과의 작용에 의해, 회전자(20A)에 힘이 발생할 가능성이 있다. 그렇지만, 상기한 바와 같이 제2의 각도(θ2)가 제1의 각도(θ1)보다도 작게 설정되어 있기 때문에, 회전자(20A)에 발생하는 힘을 억제할 수 있다. 따라서, 회전자(20A)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

또한, 자석 삽입구멍(40)이, 둘레방향의 중심이 지름방향 내측으로 돌출하는 V자형상을 갖고 있기 때문에, 착자자속의 방향을, 영구자석(35, 36)의 자화 용이 방향(영구자석(35, 36)의 두께 방향)에 대해 평행하게 근접하기 쉽다. 그 때문에, 영구자석(35, 36)의 착자에 필요한 착자 전류를 저감할 수 있다.

이 경우도, 제2의 착자 공정에서, 영구자석(30)의 이미 착자된 부분과 착자자속과의 작용에 의해, 회전자(20A)에 힘이 발생할 가능성이 있다. 그렇지만, 상기한 바와 같이 제2의 각도(θ2)가 제1의 각도(θ1)보다도 작게 설정되어 있기 때문에, 회전자(20A)에 발생하는 힘을 억제할 수 있다. 따라서, 회전자(20A)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

실시의 형태 2의 회전자(20A)는, 자석 삽입구멍(40) 및 영구자석(35, 36)을 제외하고, 실시의 형태 1에서 설명한 회전자(20)와 마찬가지로 구성되어 있다. 또한, 실시의 형태 2의 회전자(20A)를 사용한 전동기는, 실시의 형태 1에서 설명한 스크롤 압축기(300)(도 9)에 사용할 수 있다.

또한, 여기서는 1자극을 구성하는 2개의 영구자석(35, 36)을 V자형상의 하나의 자석 삽입구멍(40)에 삽입하였지만, 자석 삽입구멍(40)은 V자형상로 한하지 않고, 예를 들면 직선형상(도 20(A) 참조)이라도 좋다. 또한, 3개 이상의 영구자석을 하나의 자석 삽입구멍(40)에 삽입하여도 좋다. 이 경우, 자석 삽입구멍(40)은, 예를 들면 배스터브 형상(도 20(B)참조)으로 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 2에 의하면, 하나의 자극을 구성하는 영구자석을 복수(예를 들면 2개)의 영구자석(35, 36)ㄹ,허 분할함에 의해, 영구자석(35, 36)에 발생하는 와전류손을 저감할 수 있다. 또한, 영구자석(30)의 착자를 행할 때, 회전자(20A)를, 자석 삽입구멍(40)의 둘레방향의 중심이 권선(8)(또는 고정자(10)의 권선)의 둘레방향 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향(예를 들면 도 10(A)에서 시계방향)으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서 제1의 착자 공정을 행하고, 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)(<제1의 각도(θ1))만큼 회전시켜서 제2의 착자 공정을 행한다. 이에 의해, 영구자석(35, 36)이 서로의 반발력에 의해 자석 삽입구멍(40) 내에서 이동하였다고 하여도, 영구자석(35, 36)의 착자에 필요한 착자 전류를 저감할 수 있다. 또한, 회전자(20A)에 발생하는 힘을 억제하고, 이에 의해 회전자(20A)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

또한, 2개의 영구자석(35, 36)이 삽입되는 자석 삽입구멍(40)이, 둘레방향 중심이 지름방향 내측으로 돌출하는 V자형상을 갖고 있기 때문에, 착자자속의 방향을, 영구자석(35, 36)의 자화 용이 방향에 대해 평행하게 근접하기 쉽다. 그 때문에, 보다 적은 착자 전류로 영구자석(35, 36)을 착자할 수 있다.

실시의 형태 3.

다음에, 본 발명의 실시의 형태 3에 관해 설명한다. 본 발명의 실시의 형태 3은, 고정자 철심에 권회한 권선에의 통전 방법을 궁리함에 의해, 영구자석의 착자성의 향상을 도모하는 것이다.

도 11은, 실시의 형태 3에서의 전동기(1)의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 11에 도시하는 전동기(1)는, 고정자(10)와, 고정자(10)의 내측에 회전 가능하게 마련된 회전자(20)를 구비하고 있다. 고정자(10)는, 고정자 철심(16)과, 고정자 철심(16)에 권회된 권선(9)을 갖고 있다. 고정자 철심(16)은, 예를 들면 두께 0.35㎜의 복수의 전자강판(적층 요소)을 축방향으로 적층함에 의해 구성되어 있다.

고정자 철심(16)은, 환형상의 요크부(17)와, 요크부(17)로부터 지름방향 내측으로 돌출하는 복수(여기서는 12개)의 티스(18)를 갖고 있다. 권선(9)은, 각 티스(18)에 권회되어 있다. 또한, 티스(18)와 권선(9) 사이에는, 절연부(인슐레이터 등)가 개재하고 있다.

여기서는, 12개의 티스(18)를, 도 11에서 시계방향으로, 티스(18a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f, 18g, 18h, 18i, 18j, 18k, 18l)라고 하다. 또한, 티스(18)의 수 및 배치는, 여기에 도시한 예로 한정되는 것이 아니다.

권선(9)은 3상이고, 여기서는, U상의 권선(91, 94)과, V상의 권선(92, 95)과, W상의 권선(93, 96)을 갖고 있다.

U상의 권선(91)은, 티스(18a, 18k)에 권회되어 있다. 또 하나의 U상의 권선(94)은, 티스(18e, 18g)에 권회되어 있다. V상의 권선(92)은, 티스(18b, 18l)에 권회되어 있다. 또 하나의 V상의 권선(95)은, 티스(18f, 18h)에 권회되어 있다. W상의 권선(93)은, 티스(18c, 18a)에 권회되어 있다. 또 하나의 W상의 권선(96)은, 티스(18g, 18i)에 권회되어 있다. 또한, 각 상의 권선 방법은, 여기에 도시한 예로 한정되는 것이 아니다.

3상의 권선(91∼96)에 통전하여 착자를 행하는 경우에는, 도 11에서 가장 위에 위치하는 자석 삽입구멍(23)의 둘레방향의 중심이 권선(91, 92, 93)의 둘레방향 양단의 중간부(화살표(A)로 도시한다)에 대향하는 회전 위치를, 회전자(20)의 회전의 기준으로 한다. 권선(91, 92, 93)의 둘레방향 양단의 중간부는, 권선(91, 92, 93)을 흐르는 전류에 의해 생기는 자속의 중심에 상당한다. 회전자(20)를, 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향(예를 들면 도 11에서 시계방향)으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서 제1의 착자 공정을 행하고, 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향(예를 들면 도 11에서 반시계방향)으로 제2의 각도(θ2)만큼 회전시켜서 제2의 착자 공정을 행한다. 또한, 제2의 각도(θ2)는, 제1의 각도(θ1)보다도 작다.

도 12는, 영구자석(30)의 착자를 행할 때의 권선(9)에의 통전(전류 공급) 방법을 도시하는 도면이다. 도 12에서는, U상의 권선(91, 94)에는 통전하지 않고, V상의 권선(92, 95) 및 W상의 권선(93, 96)에 통전하고 있다. 또한, 도 12에는, 권선(92, 93, 95, 96)이 감는 패턴을, 파선으로 도시하고 있다.

이와 같이 3상의 권선(91∼96) 중, 2상의 권선(92, 93, 95, 96)에 통전함에 의해, 예를 들면 티스(18a, 18b)로부터 티스(18k, 18d)를 향하는 착자자속이 생기고, 또한, 티스(18g, 18h)로부터 티스(18e, 18j)를 향하는 착자자속이 생긴다.

이 경우에는, 도 12에서 가장 위에 위치하는 자석 삽입구멍(23)의 둘레방향의 중심이 권선(92, 93)의 둘레방향 양단의 중간부(화살표(A)로 도시한다)에 대향하는 회전 위치를, 회전자(20)의 회전의 기준으로 한다. 여기서, 권선(92, 93)의 둘레방향의 양단의 중간부는, 권선(92, 93)을 흐르는 전류에 의해 생기는 자속의 중심에 상당한다.

회전자(20)를, 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향(예를 들면 도 12에서의 시계방향)으로 회전시켜서 제1의 착자 공정을 행하고, 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향(예를 들면 도 12에서 반시계방향)으로 회전시켜서 제2의 착자 공정을 행한다. 회전 각도는, 상술한 바와 같다.

상기한 바와 같이 2상의 권선(92, 93, 95, 96)에 통전하면, 3상의 권선(91∼96)의 전부에 통전한 경우와 비교하여, 착자자속의 방향과 영구자석(30)의 자화 용이 방향을 보다 평행하게 근접시킬 수 있다. 특히, 회전자(20)를 제1의 회전 방향 및 제2의 회전 방향으로 회전시킨 상태에서, 착자자속의 방향과 영구자석(30)의 자화 용이 방향을 보다 평행하게 근접시킬 수 있다. 더하여, 영구자석(30)을 통과하는 자속밀도도 높아진다. 그 때문에, 영구자석(30)의 착자에 필요한 전류를 저감할 수 있다.

이와 같이 영구자석(30)의 착자에 필요한 전류를 저감하고, 또한 제2의 각도(θ2)를 제1의 각도(θ1)보다도 작게 함으로써, 제2의 착자 공정에서 회전자(20)에 발생하는 힘을 억제할 수 있다. 그 때문에, 회전자(20)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

또한, 여기서는, 3상의 권선 중 2상에 통전한 예에 관해 설명하였지만, 이와 같은 예로 한하지 않고, 고정자(10)의 티스(18)에 권회된 권선의 일부에 통전함으로써, 착자자속의 방향과 영구자석(30)의 자화 용이 방향을 평행하게 근접시키는 구성이라면 좋다.

실시의 형태 3의 회전자(20)는, 실시의 형태 1의 회전자(20)와 마찬가지로 구성되어 있다. 또한, 실시의 형태 3의 전동기는, 실시의 형태 1에서 설명한 스크롤 압축기(300)(도 9)에 사용할 수 있다.

또한, 여기서는, 실시의 형태 1에서 설명한 회전자(20)를 사용하였지만, 실시의 형태 2에서 설명한 회전자(20A)를 사용하여도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 3에서는, 고정자(10)의 티스(18)에 권회된 권선(91∼96) 중의 일부(예를 들면 3상 권선 중의 2상)에 전류를 흘려서 영구자석(30)을 착자하기 때문에, 착자자속의 방향과 영구자석(30)의 자화 용이 방향을 보다 평행하게 근접시킬 수 있고, 또한 자속밀도도 높아진다. 그때문에, 영구자석(30)의 착자에 필요한 전류를 저감하고, 이에 의해 회전자(20)에 발생하는 힘을 억제할 수 있다. 즉, 회전자(20)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

실시의 형태 4.

다음에, 본 발명의 실시의 형태 4에 관해 설명한다. 본 발명의 실시의 형태 4는, 회전자의 영구자석의 지름방향 외측에, 지름방향으로 길다란 슬릿을 마련함에 의해, 자기저항 토오크를 저감하고, 제2의 착자 공정에서 회전자에 발생하는 힘의 억제를 도모하는 것이다.

도 13은, 실시의 형태 4의 회전자(20B)의 일부를 확대하여 도시하는 단면도이다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 회전자(20B)의 회전자 철심(21)에는, 영구자석(30)이 삽입되는 자석 삽입구멍(23)의 지름방향 외측에, 슬릿(25)에 더하여, 지름방향으로 길다란 슬릿(29)(긴구멍이라고도 칭한다)이 형성되어 있다.

여기서는, 각 자석 삽입구멍(23)에 대해(즉 1자극에 대해) 4개의 슬릿(29)이 배치되어 있다. 슬릿(29)은, 자석 삽입구멍(23)의 양단부에 배치된 2개의 슬릿(25)의 사이에 배치되어 있다. 슬릿(29)의 내부는 공극이지만, 비자성 재료라도 좋다. 또한, 슬릿(29)의 수는 4개로 한정되는 것이 아니다. 각 자석 삽입구멍(23)에 대해(즉 1자극에 대해) 적어도 하나, 보다 바람직하게는 2개 이상의 슬릿(29)이 마련되어 있으면 좋다.

영구자석(30)의 착자 방법은, 실시의 형태 1에서 설명한 바와 같다. 즉, 자석 삽입구멍(23)의 둘레방향의 중심이 권선(8)(또는 고정자(10)의 권선)의 둘레방향 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향(예를 들면 도 13에 있어서 시계방향)으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서 제1의 착자 공정을 행하고, 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향(예를 들면 도 13에서 반시계방향)으로 제2의 각도(θ2)만큼 회전시켜서 제2의 착자 공정을 행한다. 또한, 제2의 각도(θ2)는, 제1의 각도(θ1)보다도 작다.

이 실시의 형태 4에서는, 회전자(20B)에서 영구자석(30)의 지름방향 외측에, 슬릿(25)에 더하여 슬릿(29)을 마련하고 있기 때문에, 영구자석(30)의 지름방향 외측에서 자로(磁路)가 될 수 있는 부분이 감소한다. 그때문에, 제2의 착자 공정에서, 영구자석(30)의 이미 착자된 부분에 흐르는 착자자속을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 영구자석(30)의 이미 착자된 부분과 착자자속과의 작용으로 회전자(20B)에 발생하는 힘을 억제할 수 있다.

또한, 슬릿(29)이 지름방향으로 길다란 형상을 갖고 있기 때문에, q축 전류(극간부로부터 극간부에게 흐르는 전류)가 슬릿(29)에 의해 방해되어, q축 인덕턴스(Lq)가 저하된다. q축 인덕턴스(Lq)의 저하에 의해, 자기저항 토오크가 저하된다. 그때문에, 제2의 착자 공정에서, 영구자석(30)의 이미 착자된 부분과 착자자속과의 작용으로 회전자(20B)에 발생하는 힘을, 더욱 억제할 수 있다.

슬릿(29)은, 회전자 철심(21)의 외주보다도 내측에 형성되어 있지만, 슬릿(29)을 회전자 철심(21)의 외주와 이어지도록 형성하여도 좋다.

실시의 형태 4의 회전자(20B)의 다른 구성은, 실시의 형태 1에서 설명한 회전자(20)와 마찬가지이다. 실시의 형태 4의 회전자(20B)를 사용한 전동기는, 실시의 형태 1에서 설명한 스크롤 압축기(300)(도 9)에 사용할 수 있다.

또한, 실시의 형태 4의 회전자(20B)는, 실시의 형태 2에서 설명한 바와 같이 복수의 영구자석(35, 36)이 삽입되는 자석 삽입구멍(40)을 갖는 것이라도 좋다. 또한, 전동기(1)의 고정자(10)를 사용하여 영구자석(30)을 착자하는 경우에는, 실시의 형태 3에서 설명한 티스(18)의 수 및 배치, 및 권선(9)이 감는 방식 및 통전 방법을 적용하여도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 4에서는, 회전자(20B)가 영구자석(30)의 지름방향 외측에 지름방향으로 길다란 슬릿(29)을 갖고 있기 때문에, 제2의 착자 공정에서, 영구자석(30)의 이미 착자된 부분에 흐르는 착자자속을 감소시키고, 또한 자기저항 토오크를 저하시킬 수 있다. 이에 의해, 회전자(20B)에 발생하는 힘을 억제할 수 있고, 회전자(20B)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

실시의 형태 5.

다음에, 본 발명의 실시의 형태 5에 관해 설명한다. 본 발명의 실시의 형태 5는, 회전자와 고정자와의 사이의 갭을 d축방향보다도 q축방향으로 크게 함으로써, 자기저항 토오크를 저감하고, 이에 의해 회전자에 발생하는 힘의 억제를 도모하는 것이다.

도 14는, 실시의 형태 5의 전동기의 회전자(20C)의 구성을 도시하는 단면도이다. 회전자(20C)의 회전자 철심(200)은, d축방향(회전자(20C)의 중심과 자극 중심을 통과하는 방향)의 외주(201)가, q축방향(회전자(20C)의 중심과 극간부를 통과하는 방향)의 외주(202)보다도, 지름방향 외측으로 돌출한 형상을 갖고 있다. 환언하면, 회전자 철심(200)의 중심부터 외주까지의 거리는, q축방향보다도 d축방향에서 크다.

도 15는, 실시의 형태 5의 회전자(20C)의 일부를 확대하여 도시하는 단면도이다. 도 15에서, 부호 101로 나타내는 파선은, 고정자(10)의 내주를 나타내는 원호, 즉 티스(12)(도 1)의 선단을 둘레방향으로 연장한 원호를 나타내고 있다.

상기한 바와 같이, 회전자 철심(200)은, d축방향의 외주(201)가 q축방향의 외주(202)보다도 지름방향 외측으로 돌출하는 형상을 갖고 있기 때문에, 도 15에 도시하는 바와 같이, 회전자(20C)와 고정자(10)의 갭은, d축방향(G1)보다도 q축방향(G2)에서 크다.

회전자(20C)는, 실시의 형태 1에서 설명한 자석 삽입구멍(23) 및 슬릿(25)을 갖고 있다. 또한, 자석 삽입구멍(23)에는, 실시의 형태 1에서 설명한 영구자석(30)이 삽입되어 있다.

영구자석(30)의 착자 방법은, 실시의 형태 1에서 설명한 바와 같다. 즉, 회전자(20C)를, 자석 삽입구멍(23)의 둘레방향의 중심이 권선(8)(또는 고정자(10)의 권선)의 둘레방향 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향(예를 들면 도 14에 있어서 시계방향)으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서 제1의 착자 공정을 행하고, 당해 회전 위치로부터 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향(예를 들면 도 14에 도시하는 반시계방향)으로 제2의 각도(θ2)(<제1의 각도(θ1))만큼 회전시켜서 제2의 착자 공정을 행한다. 또한, 제2의 각도(θ2)는, 제1의 각도(θ1)보다도 작다.

이 실시의 형태 5에서는, 도 15에 도시하는 바와 같이, 회전자(20C)와 고정자(10)와의 갭이, d축방향(G1)보다도 q축방향(G2)에서 크다. 그때문에, q축 인덕턴스(Lq)가 저하되고, 자기저항 토오크가 저하된다. 따라서, 실시의 형태 4에서 설명한 바와 같이, 제2의 착자 공정에서, 영구자석(30)의 이미 착자된 부분과 착자자속과의 작용으로 회전자(20C)에 발생하는 힘을 억제할 수 있다.

실시의 형태 5의 회전자(20C)의 다른 구성은, 실시의 형태 1에서 설명한 회전자(20)와 마찬가지이다. 또한, 실시의 형태 5의 회전자(20C)를 사용한 전동기는, 실시의 형태 1에서 설명한 스크롤 압축기(300)(도 9)에 사용할 수 있다.

또한, 실시의 형태 5의 회전자(20C)는, 실시의 형태 2에서 설명한 바와 같이 복수의 영구자석(35, 36)이 삽입되는 자석 삽입구멍(40)을 갖는 것이라도 좋다. 또한, 전동기(1)의 고정자(10)를 사용하여 영구자석(30)을 착자하는 경우에는, 실시의 형태 3에서 설명한 티스(18)의 수 및 배치, 및 권선(9)의 감는 방식 및 통전 방법을 적용하여도 좋다. 또한, 실시의 형태 5의 회전자(20C)에, 실시의 형태 4에서 설명한 슬릿(29)을 또한 마련하여도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 5에 의하면, 회전자(20C)의 중심부터 외주까지의 거리가 q축방향보다도 d축방향에서 커지도록 구성하였기 때문에, 회전자(20C)와 고정자(10)와의 갭이 d축방향보다도 q축방향에서 커진다. 그때문에, q축 인덕턴스(Lq)를 저하시키고, 이에 의해 자기저항 토오크를 저하시킬 수 있다. 그 결과, 회전자(20C)에 발생하는 힘을 억제하고, 회전자(20C)의 샤프트를 유지하기 위해 필요한 힘을 저감할 수 있다.

실시의 형태 6.

다음에, 본 발명의 실시의 형태 6에 관해 설명한다. 본 발명의 실시의 형태 6은, 자석 삽입구멍에 영구자석을 위치 결정하는 자석 위치 결정 돌기를 마련한 구성에 있어서, 자석 위치 결정 돌기를 마련함에 의한 착자성의 저하를 억제하는 것을 목적으로 한 것이다.

도 16은, 실시의 형태 6의 전동기의 회전자(20D)의 일부를 확대하여 도시하는 단면도이다. 회전자(20D)의 회전자 철심(21D)은, 영구자석(30)이 삽입되는 자석 삽입구멍(50)을 갖고 있다. 자석 삽입구멍(50)은, 실시의 형태 1에서 설명한 자석 삽입구멍(23)에, 자석 위치 결정 돌기(51)를 마련한 것이다. 자석 위치 결정 돌기(51)는, 영구자석(30)의 둘레방향 양측에 배치되어 있다.

또한, 자석 삽입구멍(50)의 지름방향 외측에는, 실시의 형태 1에서 설명한 슬릿(25)이 형성되어 있다. 자석 삽입구멍(50)의 둘레방향의 양단부에는, 실시의 형태 1의 누설 자속 억제부(24)와 같은 누설 자속 억제부(52)가 형성되어 있다.

도 17은, 회전자(20D)의 회전자 철심(21D)의 적층 구조를 도시하는 단면도이다. 회전자 철심(21D)은, 복수의 전자강판(적층 요소)을 회전축의 방향으로 적층한 것이다. 여기서는, 회전자 철심(21D)은, 제1의 전자강판(제1의 적층 요소)(61)과 제2의 전자강판(제2의 적층 요소)(62)을 회전축의 방향으로 적층하고 있다. 제1의 전자강판(61)은, 도 16에 도시하는 바와 같이, 자석 삽입구멍(50)에 자석 위치 결정 돌기(51)를 갖고 있다. 한편, 제2의 전자강판(62)은, 자석 삽입구멍(50)에 자석 위치 결정 돌기(51)를 갖지 않는다.

여기서는, 회전자 철심(21D)을 구성하는 전자강판의 적층 방향의 적어도 일단부(바람직하게는 양단부)에 제1의 전자강판(61)을 배치하고, 적층 방향에서의 중앙부에 제2의 전자강판(62)을 배치하고 있다. 영구자석(30)의 착자 방법은, 실시의 형태 1에서 설명한 바와 같다.

자석 삽입구멍(50) 내의 자석 위치 결정 돌기(51)는, 자석 삽입구멍(50) 내에서의 영구자석(30)의 이동을 억제하는 작용을 갖는다. 단, 자석 위치 결정 돌기(51)는 자성 재료이기 때문에, 영구자석(30)에 흘러야 할 착자자속이 자석 위치 결정 돌기(51)에 흘러서, 영구자석(30)의 착자가 불충분하게 될 가능성이 있다.

그래서, 이 실시의 형태 6에서는, 회전자 철심(21D)을, 자석 삽입구멍(50)에 자석 위치 결정 돌기(51)를 갖는 제1의 전자강판(61)과, 자석 삽입구멍(50)에 자석 위치 결정 돌기(51)를 갖지 않는 제2의 전자강판(62)을 적층한 구성으로 하고 있다. 제1의 전자강판(61)의 두께의 합계가, 제2의 전자강판(62)의 두께의 합계보다도 작다.

이와 같이 구성함에 의해, 제1의 전자강판(61)의 자석 삽입구멍(50)에 자석 위치 결정 돌기(51)가 마련되어 있기 때문에, 자석 삽입구멍(50) 내에서의 영구자석(30)의 이동을 억제할 수 있다.

또한, 자석 위치 결정 돌기(51)를 갖는 제1의 전자강판(61)의 두께의 합계보다도, 자석 위치 결정 돌기(51)를 갖지 않는 제2의 전자강판(62)의 두께의 합계의 쪽이 두껍기 때문에, 착자자속이 자석 위치 결정 돌기(51)에 흐르는 것을 억제하고, 영구자석(30)의 충분한 착자를 행할 수가 있다.

특히, 회전자 철심(21D)의 전자강판의 적층 방향의 적어도 일단부(바람직하게는 양단부)에 제1의 전자강판(61)을 배치하면, 영구자석(30)을 자석 삽입구멍(50)에 회전축 방향으로 삽입할 때에, 삽입 방향의 앞쪽측(手前側)에 자석 위치 결정 돌기(51)가 위치하기 때문에, 영구자석(30)의 삽입 작업이 용이해진다.

또한, 도 17에 도시한 적층 구조로 한하지 않고, 예를 들면 도 18에 도시하는 바와 같이, 회전자 철심(21D)의 전자강판의 적층 방향의 양단부와 중앙부에 각각 제1의 전자강판(61)을 배치하고, 제1의 전자강판(61)의 사이에 제2의 전자강판(62)을 배치하여도 좋다. 이 경우도, 적층 방향의 적어도 일단부에 제1의 전자강판(61)이 배치되어 있기 때문에, 영구자석(30)의 삽입 작업이 용이해진다.

실시의 형태 6의 회전자(20D)의 다른 구성은, 실시의 형태 1에서 설명한 회전자(20)와 마찬가지이다. 또한, 실시의 형태 6의 회전자(20D)를 사용한 전동기는, 실시의 형태 1에서 설명한 스크롤 압축기(300)(도 9)에 사용할 수 있다.

또한, 실시의 형태 6의 회전자(20D)의 자석 삽입구멍(50)은, 실시의 형태 2에서 설명한 바와 같이 복수의 영구자석(35, 36)이 삽입되는 자석 삽입구멍(40)에 자석 위치 결정 돌기(51)를 마련한 것이라도 좋다. 또한, 전동기(1)의 고정자(10)를 사용하여 영구자석(30)을 착자하는 경우에는, 실시의 형태 3에서 설명한 티스(18)의 수 및 배치, 및 권선(9)이 감는 방식 및 통전 방법을 적용하여도 좋다. 또한, 실시의 형태 6의 회전자(20D)에, 실시의 형태 4에서 설명한 슬릿(29)을 또한 마련하여도 좋다. 또한, 실시의 형태 6의 회전자(20D)가, 실시의 형태 5에서 설명한 자기저항 토오크를 저하시키는 형상을 갖고 있어도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시의 형태 6에 의하면, 회전자(20D)를, 자석 삽입구멍(50)에 자석 위치 결정 돌기(51)를 마련한 제1의 전자강판(제1의 적층 요소(61))과, 자석 삽입구멍(50)에 자석 위치 결정 돌기(51)를 마련하지 않은 제2의 전자강판(제2의 적층 요소(62))를 적층하고, 제1의 전자강판(61)의 두께의 합계가 제2의 전자강판(62)의 두께의 합계보다도 작은 구성으로 하였기 때문에, 자석 삽입구멍(50) 내에서의 영구자석(30)의 이동을 억제함과 함께, 영구자석(30)의 충분한 착자를 행할 수가 있다.

또한, 회전자 철심(21D)의 전자강판의 적층 방향의 적어도 일단부(바람직하게는 양단부)에 제1의 전자강판(61)을 배치함에 의해, 영구자석(30)의 삽입 작업을 용이하게 할 수 있다.

변형례

다음에, 각 실시의 형태의 변형례에 관해 설명한다. 상술한 실시의 형태 1에서는, 회전자 철심(21)의 슬릿(25)의 내부를 공동으로 하였지만, 도 19에 도시하는 바와 같이, 회전자 철심(21)의 슬릿(25)의 내부에 비자성체(55)(예를 들면, 알루미늄 또는 플라스틱)를 마련하여도 좋다. 실시의 형태 2로부터 6까지의 슬릿(25)에 대해서도 마찬가지이다.

또한, 상술한 실시의 형태 2에서는, V자형상의 자석 삽입구멍(40)(도 10(B))에 영구자석(35, 36)을 삽입하였지만, 도 20(A)에 도시하는 바와 같이 직선형상의 자석 삽입구멍(42)에 영구자석(35, 36)을 삽입하여도 좋다.

또한, 3개 이상의 영구자석으로 1자극을 구성하여도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 도 20(B)에 도시하는 바와 같이, 배스터브 형상의 자석 삽입구멍(43)에 3개의 영구자석(37, 38, 39)을 삽입하여도 좋다. 또한, 배스터브 형상이란, 직선형상으로 연재된 중앙 부분과, 이 중앙부분의 길이 방향 양단으로부터 회전자 철심(21)의 지름방향 외측을 향하여 연재되는 2개의 부분을 가지며, 당해 2개의 부분의 간격이 지름방향 외측일수록 넓어지는 형상을 말한다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시의 형태에 관해 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위에서, 각종의 개량 또는 변형을 행할 수 있다.

1 : 전동기
8 : 착자 요크의 권선
9(91∼96) : 고정자의 권선
10 : 고정자
11 : 착자 요크
12 : 착자 요크의 티스
16 : 고정자 철심
18(18a∼18k) : 고정자의 티스
20, 20A, 20B, 20C, 20D, 20E : 회전자
21, 21D : 회전자 철심
22 : 샤프트구멍
23, 40, 42, 43, 50 : 자석 삽입구멍
24 : 누설 자석 억제부
25 : 슬릿
26 : 극간부를 규정하는 직선
27 : 교점
28 : 기준 직선
29 : 슬릿
30, 35, 36, 37, 38, 39 : 영구자석
51 : 자석 위치 결정 돌기
52 : 누설 자속 억제부
55 : 비자성체
61 : 제1의 전자강판(제1의 적층 요소)
62 : 제2의 전자강판(제2의 적층 요소)
300 : 스크롤 압축기
305 : 압축 기구
306 : 샤프트
307 : 밀폐 용기

Claims

자석 삽입구멍을 갖는 회전자 철심과, 상기 자석 삽입구멍 내에 배치된 영구자석을 구비한 회전자를 준비하는 스텝과,
상기 회전자를, 권선이 권회된 티스에 대향하도록 배치하는 스텝과,
상기 회전자를, 상기 자석 삽입구멍의 상기 회전자 철심의 둘레방향에서의 중심이 상기 권선의 상기 둘레방향에서의 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서, 상기 권선에 전류를 흘리는 스텝과,
상기 회전자를, 상기 회전 위치로부터 상기 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)만큼 회전시켜서, 상기 권선에 전류를 흘리는 스텝을 가지며,
상기 제2의 각도(θ2)가, 상기 제1의 각도(θ1)보다도 작은 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1의 각도(θ1)는, 전기각으로 10∼35도의 범위 내인 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 영구자석은, 적어도 철, 네오디뮴, 붕소 및 디스프로슘을 함유하는 네오디뮴 희토류 자석이고, 디스프로슘의 함유량이 4중량% 이하인 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제3항에 있어서,
상기 영구자석에는, 디스프로슘이 확산 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 영구자석은, 적어도 철, 네오디뮴, 붕소 및 테르븀을 함유하는 네오디뮴 희토류 자석이고, 테르븀의 함유량이 4중량% 이하인 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제5항에 있어서,
상기 영구자석에는, 테르븀이 확산 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 영구자석의 착자에는, 상기 회전자와 함께 전동기를 구성하는 고정자의 고정자 철심을 사용하고, 상기 고정자 철심은 상기 티스를 갖는 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제7항에 있어서,
상기 고정자는, 상기 고정자 철심에 권회된 복수의 권선을 가지며,
상기 복수의 권선 중의 일부를 상기 영구자석의 착자에 이용한 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제7항에 있어서,
상기 고정자는, 상기 고정자 철심에 권회된 3상의 권선을 가지며,
상기 3상의 권선 중 2상의 권선을 상기 영구자석의 착자에 사용하는 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 영구자석은, 상기 자석 삽입구멍 내에 배치된 2개의 영구자석인 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제10항에 있어서,
상기 자석 삽입구멍은, 상기 회전자 철심의 둘레방향에서의 상기 자석 삽입구멍의 중앙부가, 상기 회전자 철심의 지름방향 내측으로 돌출하는 V자형상을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
극간부를 규정하는 2직선이 상기 회전자 철심의 외주와 교차하는 2개의 교점을 잇는 직선을 기준 직선이라고 하면,
상기 영구자석의 적어도 일부는, 상기 기준 직선의 지름방향 외측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 회전자 철심은, 상기 영구자석에 대해 상기 회전자 철심의 지름방향 외측에 슬릿을 갖는 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제13항에 있어서,
상기 회전자 철심은, 또한, 상기 영구자석에 대해 상기 회전자 철심의 지름방향 외측에, 상기 회전자 철심의 지름방향으로 긴 형상으로 적어도 하나의 슬릿을 또한 갖는 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 회전자 철심의 중심부터 외주까지의 거리가, q축방향보다도 d축방향에서 큰 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 회전자 철심은, 복수의 적층 요소를 회전축 방향으로 적층한 것이고,
상기 복수의 적층 요소는, 자석 위치 결정 돌기를 마련한 자석 삽입구멍을 갖는 제1의 적층 요소와, 자석 위치 결정 돌기를 마련하지 않은 자석 삽입구멍을 갖는 제2의 적층 요소를 포함하고,
상기 제1의 적층 요소의 두께의 합계가, 상기 제2의 적층 요소의 두께의 합계보다도 작은 것을 특징으로 하는 착자 방법.
제16항에 있어서,
상기 제1의 적층 요소는, 상기 회전자 철심의 적층 방향의 적어도 일단부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 착자 방법.
자석 삽입구멍을 갖는 회전자 철심과,
상기 자석 삽입구멍 내에 배치된 영구자석을 구비한 회전자로서,
상기 영구자석의 착자가,
상기 회전자를, 권선이 권회된 티스에 대향하도록 배치하고,
상기 회전자를, 상기 자석 삽입구멍의 상기 회전자 철심의 둘레방향에서의 중심이 상기 권선의 상기 둘레방향에서의 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서, 상기 권선에 전류를 흘리고,
상기 회전자를, 상기 회전 위치로부터 상기 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)만큼 회전시켜서, 상기 권선에 전류를 흘림에 의해 행하여지고,
상기 제2의 각도(θ2)가, 상기 제1의 각도(θ1)보다도 작은 것을 특징으로 하는 회전자.
고정자와, 상기 고정자의 내측에 마련된 회전자를 구비한 전동기로서,
상기 회전자는,
자석 삽입구멍을 갖는 회전자 철심과,
상기 자석 삽입구멍 내에 배치된 영구자석을 구비하고,
상기 영구자석의 착자가,
상기 회전자를, 권선이 권회된 티스에 대향하도록 배치하고,
상기 회전자를, 상기 자석 삽입구멍의 상기 회전자 철심의 둘레방향에서의 중심이 상기 권선의 상기 둘레방향에서의 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서, 상기 권선에 전류를 흘리고,
상기 회전자를, 상기 회전 위치로부터 상기 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)만큼 회전시켜서, 상기 권선에 전류를 흘림에 의해 행하여지고,
상기 제2의 각도(θ2)가, 상기 제1의 각도(θ1)보다도 작은 것을 특징으로 하는 전동기.
밀폐 용기와, 상기 밀폐 용기 내에 배설된 압축 기구와, 상기 압축 기구를 구동하는 전동기를 구비하고,
상기 전동기는, 고정자와, 상기 고정자의 내측에 배치된 회전자를 구비하고,
상기 회전자는,
자석 삽입구멍을 갖는 회전자 철심과,
상기 자석 삽입구멍 내에 배치된 영구자석을 구비하고,
상기 영구자석의 착자가,
상기 회전자를, 권선이 권회된 티스에 대향하도록 배치하고,
상기 회전자를, 상기 자석 삽입구멍의 상기 회전자 철심의 둘레방향에서의 중심이 상기 권선의 상기 둘레방향에서의 양단의 중간부에 대향하는 회전 위치로부터 제1의 회전 방향으로 제1의 각도(θ1)만큼 회전시켜서, 상기 권선에 전류를 흘리고,
상기 회전자를, 상기 회전 위치로부터 상기 제1의 회전 방향과는 반대의 제2의 회전 방향으로 제2의 각도(θ2)만큼 회전시켜서, 상기 권선에 전류를 흘림에 의해 행하여지고,
상기 제2의 각도(θ2)가, 상기 제1의 각도(θ1)보다도 작은 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.